时间:2020-08-15 23:29:44
1、简答题 某同学准备利用如图所示的装置探究劲度系数较大的轻质弹簧T的弹性势能与其压缩量之间的关系．图中B为一固定在桌面、带有刻度的平直光滑导轨，小盒C用轻绳悬挂于O点，弹簧T左端固定，用小球A沿导轨B向左挤压弹簧，释放后球A弹出，射入一较重的小盒C中与小盒C一起向右摆动，摆动的最大角度θ可以被准确测出．球A射入盒C后两者的重心重合，重心距悬点O的距离为L．试问：
（1）欲完成此探究实验，该同学在实验过程中除了要测量最大摆角θ和重心距悬点O的距离L外，还需要测量哪些物理量？写出这些物理量及其字母代号．
（2）通过上述的物理量可求出弹簧T将球A弹出时释放的弹性势能EP．写出其计算表达式（无需书写推导过程）．
（3）下面是本实验中的几个步骤：①按实验装置安装好器材；②用刻度尺测定C的重心到悬点O的距离L；?③反复调节盒C的位置，使其运动轨迹平面与光滑轨道在同一平面内，且盒C静挂，开口正对导轨末端，A、C两者重心同高；④用球A压缩弹簧，使其重心处于轨道的某一刻度线上，记录此时的读数；⑤释放A球，让它射入盒C中，一起与C摆动到最大高度；⑥记录最大摆角θ；⑦处理数据，得出结论．在上述步骤中还缺少哪些主要步骤？请你写出来．
（4）该实验除了要保证光滑导轨水平、小球A能正射入小盒C并与C一起运动以外，还应注意些什么？
参考答案：（1）弹簧的弹性势能转化为球和盒子的重力势能，要测量重力势能的增加量，要测量小球A的质量m、重盒C的质量M；
要研究弹性势能和压缩量的关系，要测量弹簧的压缩量X；
还需测量：小球A的质量m、重盒C的质量M、弹簧的压缩量X；
（2）弹性势能的减小量等于小球的动能的增加量，故Ep=12mv2；
碰撞过程动量守恒，故mv=（M+m）v′
继续摆动过程机械能守恒，故：12(M+m)v′2=(M+m)gL(1-cosθ)
联立解得Ep==(M+m)2gL(1-cosθ)m；
（3）缺少的主要实验步骤有：
①用天平称出小球质量和重盒的质量；
②用球A接触弹簧但不压缩，记录其重心位置，读取导轨上相应的读数；
③改变弹簧压缩量，重复实验若干次．?
?（4）①要注意每次实验时，弹簧压缩量不要过大，以保证绳总处于绷直状态，同时摆角不大于90°；
②每次实验时，弹簧的压缩量也不宜过小，否则压缩量L及摆角θ的测量相对误差大，轨道摩擦损耗不可忽略．
故答案为：（1）小球A的质量m、重盒C的质量M、弹簧的压缩量X；
（2）Ep==(M+m)2gL(1-cosθ)m；
（3）缺少的主要实验步骤有：①用天平称出小球质量和重盒的质量；②用球A接触弹簧但不压缩，记录其重心位置，读取导轨上相应的读数； ③改变弹簧压缩量，重复实验若干次．
（4）①要注意每次实验时，弹簧压缩量不要过大，以保证绳总处于绷直状态，同时摆角不大于90°；②每次实验时，弹簧的压缩量也不宜过小，否则压缩量L及摆角θ的测量相对误差大，轨道摩擦损耗不可忽略．
本题解析：
本题难度：一般
2、实验题 如图所示，某同学用图甲所示的装置进行“探究功与物体速度变化的关系”实验，得到图乙所示的纸带;
小题1:如下图甲，在本实验中是通过改变橡皮筋的_______来改变拉力做功的数值(选填“条数”或“长度”)；
小题2:如下图乙，通过测量________两点间的距离计算小车获得的速度(选填“AB”或BC”)．
小题3:关于该实验，下列叙述正确的是 ?
A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致
C．放小车的长木板应该使其水平放置
D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
参考答案：
小题1:_条数
小题2:_BC__
小题3:D?
本题解析：分析：（1）实验原理：橡皮筋的弹性势能转化为小车的动能，实验中改变拉力做功时，为了能定量，所以用不同条数的橡皮筋且拉到相同的长度，这样橡皮筋对小车做的功才有倍数关系．
（2）橡皮筋对小车做的功和小车获得的动能满足：w=
mv2的关系，所以当小车质量一定时：w与v2成正比．v可以从纸带上求出，因为小车先加速运动后匀速，所以从点迹疏密程度相同的纸带部分求出．
解答：解：（1）实验中改变拉力做功时，为了能定量，所以用不同条数的橡皮筋且拉到相同的长度，这样橡皮筋对小车做的功才有倍数关系．故填：条数
（2）v可以从纸带上求出，因为小车先加速运动后匀速，所以从点迹疏密程度相同的纸带部分求出．故选：BC
（3）A：橡皮筋对小车做的功和小车获得的动能满足：w=mv2的关系，所以当小车质量一定时：w与v2成正比．我们只需要看w与v2是否成正比即可．故A错误．
B：实验中改变拉力做功时，为了能定量，所以用不同条数的橡皮筋且拉到相同的长度，这样橡皮筋对小车做的功才有倍数关系．故B错误．
C：从纸带上看出，小车先加速运动后匀速，这样的话就需要平衡摩擦力，故木板应该是倾斜的．故C错误．
D：做纸带类型的题时：统一的要求都是先接通电源，后让纸带运动．故D正确．
故选：D
故答案为：（1）条数?（2）BC?（3）D
点评：本实验的原理是：w=mv2，实验中要清楚是如何改变w，如何获得的速度v即可．实验过程中需要注意的事项可围绕原理记忆．
本题难度：一般
3、简答题 一个劲度系数为K=800N/m的轻弹簧，两端分别连接着质量均为m=12kg物体A和B，将它们竖直静止地放在水平地面上，如图所示．施加一竖直向上的变力F在物体A上，使物体A从静止开始向上做匀加速运动，当t=0.4s时物体B刚离开地面（设整个匀加速过程弹簧都处于弹性限度内，取g=10m/s2）．求：
（1）此过程中物体A的加速度的大小
（2）此过程中所加外力F所做的功．
参考答案：（1）开始时弹簧被压缩X1，对A：KX1=mAg?①
B刚要离开地面时弹簧伸长X2，对B：KX2=mBg?②
又mA=mB=m代入①②得：X1=X2
整个过程A上升：S+X1+X2=2mgk=0.3m
根据运动学公式：S=12at2
解得物体A的加速度：a=2St2=3.75m/s2
（2）设A末速度为Vt?则由：S=v0+vt2得：vt=2St=1.5m/s
∵X1=X2∴此过程初、末位置弹簧的弹性势能不变，弹簧的弹力做功为零．设此过程中所加外力F做功为W，根据动能定理：
W-mgS=12mvt2
解得：W=49.5J?
答：（1）此过程中物体A的加速度的大小为3.75m/s2；
（2）此过程中所加外力F所做的功为49.5J．
本题解析：
本题难度：一般
4、实验题 某同学在做“利用单摆测重力加速度”实验中，先测得摆线长为97.50cm，摆球直径为2.0cm，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为99.9s．则 ：
（1）该摆摆长为_______cm。
（2）（单选题）如果他测得的g值偏小，可能的原因是： ?
A．测摆线长时摆线拉得过紧
B．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了
C．开始计时，秒表过迟按下
D．实验中误将49次全振动数为50
参考答案：（1）98.5?（2）B
本题解析：（1）摆长
．
（2）根据
知，测摆线长时摆线拉得过紧，导致摆长偏大，重力加速度偏大．故A错误．摆线上端悬点末固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了，摆动的过程中，摆长变短，根据知，重力加速度偏小．故B正确．开始计时时，秒表过迟按下，导致周期变小，根据知，重力加速度偏大．故C错误．实验中误将49次全振动记为50次，导致周期变小，根据知，重力加速度偏大．故D错误．
故选B．
点评：在判断误差时，需要根据公式分析判断
本题难度：简单
5、实验题 利用上题装置做“验证牛顿第二定律”的实验时: 
小题1:甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图像为右图所示中的直线Ⅰ，乙同学画出的图像为图中的直线.直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大.明显超出了误差范围，请给出形成这种情况原因的解释，
甲的操作:?
乙的操作:??
小题2:在研究小车的加速度a和小车的质量M的关系时，由于始终没有满足M》m(m为砂桶及砂桶中砂的质量)的条件，结果得到的图像应是如下图中的图(? ).
小题3:在研究小车的加速度a和拉力F的关系时，由于始终没有满足M》m的关系，结果应是下图中的图(? ).
参考答案：
小题1:
小题2:D
小题3:D
本题解析：（1）当平衡摩擦力过度时，在小车不施加外力的情况下，小车就会向下做加速运动，出现甲同学的情况，当平衡摩擦力角度较小时，小车施加的外力到一定程度，小车才开始向下做加速运动，出现乙同学的情况
（2）当沙桶和沙的质量较小时，绳子的拉力可等于沙桶和沙的重力，当质量较大时，绳子的拉力与沙桶的总重力相差较大，所以加速度会偏小，并且质量越大，相差就越大，就会出现D中的情况。
（3）同理（2）
本题难度：一般